MAX1452串行通信

MAX1452通过单引脚接口进行异步串行数据通信。本应用笔记详细介绍了所使用的串行通信系统，应结合MAX1452数据资料阅读。

本应用笔记描述了MAX1452中使用的串行通信系统，最好结合MAX1452数据资料阅读。它扩展了数据手册中包含的串行通信信息，并提供了通信示例。

MAX1452数字模式

MAX1452数字输入/输出（DIO）提供单引脚串行通信，具有内部控制功能和存储器。所有命令输入流入一组 16 个寄存器，这些寄存器构成接口寄存器集 （IRS）。控制逻辑提供了其他级别的命令处理，该逻辑从 IRS 获取其输入。双向 16 位锁存器缓冲进出 16 位校准寄存器和内部（8 位宽）EEPROM 位置的数据。图3显示了各种串行命令与MAX1452内部架构之间的关系。

通信协议

DIO串行接口用于MAX1452与主机校准测试系统或计算机之间的异步串行数据通信。MAX1452在主机发送初始化序列时自动检测上位机的波特率。可以检测和使用 4800 到 38，400 之间的波特率。数据格式始终为 1 个起始位、8 个数据位和 1 个停止位。8个数据位首先传输LSB，最后传输MSB。当MAX1处于数字模式时，弱上拉电路可用于在DIO上保持逻辑1452。这是为了防止此引脚上出现意外的 1 到 0 转换，这将被解释为通信起始位。仅当安全锁时才允许通信™字节被禁用（即 CL[7：0] = 00十六进制） 或 解锁 保持高电平。

初始化顺序

MAX1452使用上电后或收到重新初始化命令后发送给MAX1452的第一个命令字节来学习通信波特率。初始化序列是 1 个十六进制的 81 字节传输，如下所示：

起始位（如上以粗体显示）启动波特率同步。8 个数据位 81 十六进制（首先是 LSB）遵循此数据位，然后是停止位，也以上面的粗体显示。MAX1452使用该序列计算1位传输的时间间隔，作为其内部振荡器周期的倍数。然后，得到的振荡器时钟周期数在内部存储为 8 位数字 （BITCLK）。请注意，在发送初始化序列之前，设备的电源应至少稳定 1 毫秒。这为上电复位功能完成和 DIO 由安全锁定字节或解锁配置留出时间。

重新初始化顺序

MAX1452提供重新建立或重新学习波特率。重新初始化序列是 FF 十六进制的 1 字节传输，如下所示：

当收到串行重新初始化序列时，接收逻辑将自身复位到其上电状态并等待初始化序列。初始化序列必须遵循重新初始化序列才能重新建立波特率。

串行接口命令格式

MAX1452的所有通信命令均遵循起始位、8个命令位（一个命令字节）和一个停止位的格式。命令字节控制接口寄存器集的内容，包括一个 4 位接口寄存器集地址 （IRSA） 半字节和一个 4 位接口寄存器集数据 （IRSD） 半字节。IRS 字节命令的结构如下：

国税局[7：0] = 国税局[3：0] ， IRSA[3：0]

所有命令首先传输 LSB。起始位之后的第一个位是 IRSA[0]，停止位之前的最后一个位是 IRSD[3]，如下所示：

IRS 的一半寄存器内容用于数据保存和转向信息。将数据写入 IRS 中的两个位置会导致立即操作（命令执行）。这些位置位于地址 9 和 15，分别是内部逻辑和重新初始化命令的命令寄存器。表 9 显示了 IRS 地址解码的完整列表。

命令序列可以作为连续流写入MAX1452，例如起始位、命令字节、停止位、起始位、命令字节、停止位等。MAX1452接收数据时，命令之间没有延迟要求。

命令寄存器到内部逻辑 （CRIL）

写入 CRIL 位置（IRS 地址 9）的数据会导致立即执行与写入的 4 位数据半字节关联的命令。所有EEPROM和校准寄存器读写以及EEPROM ERASE命令都通过CRIL位置进行处理。CRIL还用于使能MAX1452模拟输出，并将输出数据（串行数字输出）放在DIO上。表 10 显示了 CRIL 命令的完整列表。

串行数字输出

通过将读取 IRS （RdIRS） 命令（5 十六进制）写入 CRIL 位置，将 DIO 配置为数字输出。收到此命令后，MAX1452输出一个字节的数据，其内容由IRS[3：0] = 3十六进制位置的IRS指针（IRSP[0：8]）值确定。数据以单个字节输出，由起始位和停止位成帧。表 12 列出了为每个 IRSP 地址值返回的数据。

发送RdIRS命令后，所有与DIO的连接必须三态，以允许MAX1452驱动DIO线路。收到RdIRS命令后，MAX1452在一个字节后将DIO驱动为高电平。MAX1452保持DIO高电平1452位，然后通过驱动DIO低电平来置位起始位。然后，起始位后跟数据字节和停止位。在停止位传输后，MAX1452将立即三态DIO，释放线路。MAX<>在释放DIO后一个字节即可接收下一个命令序列。

注意，在MAX1452发送数据字节之前和之后会有时间间隔，此时DIO线路上的所有器件都将处于三态状态。建议在这些时间间隔内对 DIO 线路施加弱上拉，以防止不必要的转换。在DIO和模拟输出（OUT）未连接的应用中，上拉电阻应永久连接到DIO。如果MAX1452 DIO和OUT连接，则在模拟测量期间不要加载该公共线路非常重要。在这种情况下，合适的事件顺序如下：

将上拉电阻连接到 DIO/OUT 线路（最好使用 接力）。

发送 RdIRS 命令。

用户连接的三态（设置为高阻抗）。

从MAX1452接收数据。

激活用户连接（将 DIO/OUT 线拉高）。

松开上拉电阻。

图1所示为发送/接收序列示例，发送RdIRS命令（59十六进制），MAX1452响应字节值为10十六进制。

图1.DIO 输出数据格式。

内部时钟设置

初始上电后或电源复位后，MAX1452内的所有校准寄存器都包含00十六进制，必须进行编程。请注意，在模拟模式下，内部寄存器从EEPROM自动刷新。

当MAX1452以数字模式启动时，应特别注意配置寄存器的3个CLK位：3MSB。MAX1452内部振荡器的频率在生产测试期间测量，计算3位调整（校准）代码并存储在EEPROM位置3十六进制（EEPROM上部配置字节）的上161位中。MAX1452内部时钟控制所有定时功能，包括信号路径增益、DAC功能和通信。建议在数字模式下，为配置寄存器CLK位分配EEPROM中包含的值（上部配置字节）。3 个 CLK 位代表一个 9 的补码数，标称时钟调整为每位 15%。表 <> 显示了可用的代码和调整。

对配置寄存器中包含的CLK位值的任何更改都必须遵循MAX1452波特率学习序列（重新初始化和初始化命令）。为了在时钟复位期间最大限度地提高通信系统的鲁棒性，一次仅将CLK位更改1LSB值。因此，配置寄存器CLK位的推荐设置过程如下：在设置过程中使用9600的最小波特率，以防止时钟值接近最大值时MAX1452波特率计数器可能溢出。

以下示例基于所需的 CLK 代码 010 二进制文件：

第 1 步。从 EEPROM 位置读取 CLK 位 （3MSB） 161 十六进制 CLK = 010 二进制。
第 2 步。将配置寄存器中的 CLK 位设置为 001 二元的。
第 3 步。发送重新初始化命令，然后初始化 （波特率学习）命令。
第 4 步。 将配置寄存器中的 CLK 位设置为 010 二元的。
第5步。发送重新初始化命令，然后初始化 （波特率学习）命令。

内部振荡器的频率可以随时通过读取 BITCLK[7：0] 的值来检查。这个 8 位数字表示对应于通信波特率的一个周期（一位时间）的内部振荡器周期数。

擦除和写入 EEPROM

在对所需内容进行编程之前，必须擦除内部EEPROM（字节设置为FF十六进制）。MAX1452以标称擦除状态供电，字节161十六进制和字节16B十六进制除外。字节 3 十六进制的 161MSB 包含内部振荡器校准设置。字节 16B 十六进制设置为 00 十六进制以允许串行通信，而不管“解锁”状态如何。

擦除 EEPROM 时，首先保存字节 3 十六进制的 161MSB。擦除后，必须重写这 3 位，以及 00 十六进制的安全锁字节值。如果不这样做，可能会导致部件停止通信。在重写这些值之前，请勿断开设备的电源。

内部EEPROM可以使用擦除命令完全擦除，也可以使用PageEras命令部分擦除（请参阅表10，CRIL命令）。发出 ERASE 或 PageErase 命令后需要等待 6 毫秒。任何在6ms之前与器件通信或中断电源的尝试都可能在EEPROM中产生不确定的状态。

要擦除 EEPROM 中的页面（页面擦除命令）：首先将所需的页码（见表1）加载到IRS位置IEEA[3：0]。然后发送 CRIL PageErase 命令（79 十六进制）。

要将字节写入 EEPROM： 使用字节地址（地址 [9：8]）加载 IRS 位置 IEEA[7：4]、IEEA[3：0] 和 IEEA[9：0]。加载 IRS 位置 DHR[7：4] 和 DHR[3：0] 以及要写入的 8 个数据位 （Data[7：0]）。将EEPROM WRITE命令发送到CRIL（19十六进制）。

要从 EEPROM 读取字节： 加载国税局位置 IEEA[9：8]， IEEA[7：4] 和带有字节地址（地址 [3：0]）的 IEEA[9：0]。发送一个 将EEPROM命令读取到CRIL寄存器（49十六进制）;这将加载所需的 EEPROM 字节转换为 DHR[7：0]。加载 IRS 位置 IRSP[3：0] 与 00 十六进制（返回 经[7：0]）。将读取 IRSP 命令发送到 CRIL 寄存器（59 十六进制）。

多路复用模拟输出

MAX1452提供在数字模式下通过读取模拟（RdAlg）命令输出模拟信号的功能。在收到RdAlg命令后的一个字节时间，由ALOC[3：0]寄存器确定的内部模拟信号（见表14）被多路复用为OUT。信号在 ATIM[3：0] 寄存器设置的持续时间内保持与 OUT 的连接。ATIM功能使用通信波特率作为定时基础。详见表13。在ATIM[3：0]确定的周期结束时，模拟信号与模拟输出断开，OUT恢复三态状态。MAX1452在OUT恢复三态状态后，可以在DIO 1字节上接收进一步的命令。图 2 说明了此方案的时序。

MAX1452 DIO在模拟输出有效期间为三态。这是为了允许 OUT 和 DIO 引脚并联连接。当DIO和OUT并联连接时，上位机还必须三态其与MAX1452的通信连接。这一要求将产生与DIO的所有连接同时三态的周期，因此在这些期间必须对DIO施加一个弱上拉电阻。有关更多详细信息，请参阅“串行数字输出”部分。

“连续输出”模式可用于模拟输出，可通过将 ATIM[3：0] 设置为 F 十六进制来选择。仅当 DIO 和 OUT 分开时，才能使用此模式。在此模式下，在收到 RdAlg 命令或任何其他命令后，DIO 三态为 32，769 字节时间。经过此时间段后，DIO 将进入接收模式，并将接受进一步的命令输入。在连续模式下，模拟输出始终处于活动状态。

注意：连接到OUT时，内部模拟信号不缓冲。在测量这些内部信号之一时，任何OUT负载都可能产生测量误差。读取内部信号（如BDR、FSOTC等）时，不要加载OUT引脚。

图2.模拟输出定时。

图3.MAX1452串行命令结构和硬件原理图

通信命令示例

以下是MAX1452中各种功能的命令序列示例。

示例 1：更改波特率设置，并检查通信。注意：如果在发送重新初始化命令之前，由于系统波特率变化导致与MAX1452的通信中断，则必须进行电源复位以保证初始化条件。

 

命令	行动
FF 六角	重新初始化准备进行波特率学习的零件。
	将系统波特率更改为新值。
81 十六进制	学习波特率。
F8 六角	将 15（F 十六进制）加载到 IRSP[3：0] 寄存器。
59 十六进制	阅读国税局。
	主机必须准备好在发送读取 IRS 命令的一个（波特率）字节时间内接收串行线路上的数据。MAX1452将返回CA十六进制（IRSP值为10至15，配置为返回CA十六进制，用于通信检查）。

 

示例 2：读取查找表指针 （临时索引）。

 

命令	行动
78 十六进制	将 7 加载到 IRSP[3：0] 寄存器。
59 十六进制	阅读国税局。
	主机已准备好在发送读取 IRS 命令后的一个字节内接收数据。MAX1452将返回当前温度指数指针值。

 

例3：在 OUT 引脚上启用 BDR 测量，持续时间为 3.4 秒，波特率为 9600。

 

命令	行动
1B 十六进制	加载 1（BDR 测量）到 ALOC[3：0] 寄存器。
CA六角	将 12 加载到 ATIM[3：0] 寄存器：（212+1）  8/9600 = 3.4秒
69 十六进制	RdAlg
	DIO 引脚为三态，OUT 引脚在内部连接到 BDR 引脚，持续时间约为 3.4 秒。

 

例4： 将 8C40 十六进制写入 FSODAC 寄存器。

 

命令	行动
00 十六进制	将 0 十六进制加载到 DHR[3：0] 寄存器。
41 十六进制	将 4 十六进制加载到 DHR[7：4] 寄存器。
C2 六角	将 C 十六进制加载到 DHR[11：8] 寄存器。
83 十六进制	将 8 十六进制加载到 DHR[15：12] 寄存器。
36 十六进制	将 3 （FSODAC） 加载到 ICRA[3：0] 寄存器。
09 十六进制	低沉管
	8C40十六进制写入FSODAC寄存器。

 

例5： 将 8C40 十六进制写入 FSODAC 查找表位置 温度指数为 40。本示例使用“页面擦除”命令清除 EEPROM的相关部分，并假设没有现有数据 在该部分中需要保留。

 

命令	行动
A6 六角	加载 A 十六进制（对应于 EEPROM 位置的页码 280 十六进制 和 281 十六进制）到 IEEA[3：0] 寄存器。
79 十六进制	“页面擦除”命令。
	等待 6 毫秒，然后再发送任何进一步的命令。
06 十六进制	将 0 十六进制加载到 IEEA[3：0] 寄存器。
87 十六进制	将 8 十六进制加载到 IEEA[7：4] 寄存器。
28 十六进制	将 2 个十六进制加载到 IEEA[9：8] （IRSP[3：0]） 寄存器。
00 十六进制	将 0 十六进制加载到 DHR[3：0] 寄存器。
41 十六进制	将 4 十六进制加载到 DHR[7：4] 寄存器。
19 十六进制	编写 EEPROM。40 十六进制加载到 EEPROM 地址 280 十六进制，其中 是对应于 TEMP-INDEX 指针值的低字节位置 的 40。
16 十六进制	将 1 加载到 IEEA[3：0] 寄存器。IEEA[7：4] 和 IEEA[9：8] 已经 分别包含 8 和 2。
C0 六角	将 C 十六进制加载到 DHR[3：0] 寄存器。
81 十六进制	将 8 十六进制加载到 DHR[7：4] 寄存器。
19 十六进制	编写 EEPROM。8C十六进制加载到EEPROM地址281十六进制，其中 是对应于 TEMP-INDEX 指针的高字节位置 值为 40。

 

审核编辑：郭婷